[发明专利]具有安装在压力边界外的换能器的弦气体流量计，其外壳以及实施方法

权利要求书

1.一种用于检测管道中气体流速的流量计，包括：

容器，所述容器经配置以附接到管道，所述管道包括有气体流经的通道，气体流经该通道；多个凹槽，所述多个凹槽延伸通过所述容器；以及多个外壳，每一凹槽均具有外壳，所述外壳承受所述通道中的压力，每一外壳具有与所述通道声连通的窗；

多个换能器，其中在每一凹槽中均安置有所述多个换能器中的一个换能器，所述换能器通过其中安置有换能器的外壳中的窗，向所述通道发射超声信号以及从所述通道接收超声信号；以及

控制器，所述控制器与所述多个换能器进行电通信，所述控制器通过测量由所述换能器发射和接收的信号的传送时间来确定所述通道中的所述气体流速。

2.根据权利要求1所述的流量计，其中所述窗的厚度小于所述窗材料中超声的1/4波长。

3.根据权利要求2所述的流量计，其中所述窗厚度约为所述窗材料中超声的1/10波长。

4.根据权利要求3所述的流量计，其中所述多个换能器中的一个换能器安置在每一外壳中，每一外壳安置在每一凹槽中。

5.根据权利要求4所述的流量计，其中所述外壳为容纳所述通道中的压力的压力边界，并且基本上防止所述通道中的气体逸出到所述外壳中，所述外壳与所述通道形成气密密封。

6.根据权利要求5所述的流量计，其中，不需将所述管道减压或不需使用取出工具来将所述换能器从所述凹槽中移除，其中所述取出工具是能通过可承受所述通道中压力的压力容纳组件而将所述换能器移除的取出工具。

7.根据权利要求6所述的流量计，其中由所述换能器所发射和接收的超声信号界定出在第一平面中的第一路径以及在第二平面中的第二路径，这两个路径在所述通道中相交。

8.根据权利要求7所述的流量计，包括声隔离器，所述声隔离器将所述换能器外壳与所述容器进行声隔离。

9.根据权利要求8所述的流量计，其中所述换能器耦合至所述窗。

10.根据权利要求9所述的流量计，其中所述窗由金属或塑料制成。

11.根据权利要求10所述的流量计，其中所述窗由钛、聚醚醚酮或聚苯硫醚制成。

12.根据权利要求11所述的流量计，其中每一换能器均为宽带压电复合换能器，若完全耦合的耦合系数是1，那么宽带压电复合换能器的耦合系数大于0.7，声阻抗小于34兆瑞利。

13.一种用于流量计的超声换能器的外壳，所述外壳插入到有气体流动通过的容器的凹槽中，所述外壳包括：

罩壳，所述罩壳中安置有所述换能器，所述罩壳具有外表面和从所述罩壳的所述外表面延伸出的凸缘，以及多个声肋，所述声肋被安置成靠近所述罩壳的末端，所述换能器从所述罩壳的该末端发出信号，所述罩壳将信噪比改善到大于100:1，所述声肋将所有非气体路径中的声音衰减至少25%。

14.根据权利要求13所述的外壳，包括所述外壳安置周围的声隔离器，当所述换能器安置在所述容器的凹槽中时，所述隔离器接触所述容器和所述外壳，其中所述声隔离器安置在所述管道与所述外壳之间使得所述外壳不接触所述容器。

15.根据权利要求14所述的外壳，其中所述声隔离器包括安置于所述外壳的凸缘周围的圆盘。

16.根据权利要求15所述的外壳，其中所述圆盘由塑料、复合泡沫塑料或橡胶制成。

17.根据权利要求16所述的外壳，在所述外壳的外表面上没有使用阻抗匹配材料来改善从所述换能器到所述气体的信号传输，而是使用了小于1/4波长的窗厚度，使得所述窗能声学透声。

18.根据权利要求17所述的外壳，其中在所述外壳与所述容器之间不存在金属与金属的接触。